Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
В. ИНАКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ
Чувствительность ферментов некоторых психрофильных микроорганизмов к относительно умеренным температурам может быть причиной (или одной из причин) того, что эти организмы отличаются низкой максимальной температурой роста. Принимая во внимание это объяснение, следует, однако, учитывать то обстоятельство, что фермент может инактивироваться под действием температуры только в выделенном состоянии, но не в интактных клетках. Иногда целостность клетки обеспечивает полную или частичную защиту активности термолабильного фермента, Например, малатдегидрогеназа в экстрактах клеток облигатного психрофила V. marinas МР-1 легко инактивируется при нагревании (Langridge, Morita, 1966). Активность этого фермента снижалась даже при 0°С и почти полностью исчезала в результате инкубации в течение 10 мин при 30°С, т. е. при температуре, превышающей максимальную температуру роста. Аналогичную инактивацию претерпевал очищенный в 20 раз препарат этого фермента. Вместе с тем при температурах ниже оптимальной температуры роста активность малатдегидрогеназы в интактных клетках не менялась; следовательно, в этих температурных границах ее защита обеспечивается целостностью клеток. Тем не менее при температурах выше оптимальной (15°С) активность этой дегидрогеназы значительно снижается даже в интактных клетках данного психрофильного организма. Таким образом, чувствительность этого фермента к относительно низким температурам может служить причиной низкого верхнего температурного предела роста бактерий.
У других психрофильных микроорганизмов термолабильные ферменты оказываются совсем не защищенными даже в нитакт-ных клетках. Скорости окисления глюкозы и эндогенных субстратов разрушенными клетками В. psychrophilus изменялись при возрастании температуры от 5 до 45°С так же, как и в интактных клетках (Stokes, Larkin, 1968). Кроме того, как показало сравнительное исследование бесклеточных препаратов н интактных клеток этого психрофильного организма и мезофильного штамма Bacillus, у психрофила активность окисления глюкозы подавлялась в большей степени при низкой температуре.
В интактных клетках психрофильной бактерии штамма 82 термолабильные ферменты не защищены. Окислительная и ферментативная активности целых клеток и бесклеточных препаратов этого психрофила при изменении температуры снижались одинаково, причем в гораздо большей степени по сравнению с мезо-фильной культурой Escherichia coli (Purohit, Stokes, 1967).,Интенсивность окисления глюкозы заметно снижалась при 46°С за 10 мин и совсем исчезала спустя 60 мин, хотя активность мезо-
фильного организма совсем не менялась даже после 120 мин тепловой обработки. Примерно такие же результаты были получены при использовании в качестве субстратов пирувата, глицерина или глюкозамина. Ферментативная активность психрофила была при этом еще чувствительнее к температуре 46°С и исчезала уже через 15 мин инкубации при этой температуре, в то время как соответствующая активность у мезофила опять-таки не уменьшалась. Исследование отдельных ферментов показало, что такие ферменты психрофильного организма, как NADH-дегидро-геназа, лактатдегидрогеназа и глицеролдегидрогеназа, а также цитохром с-редуктаза, различаются между собой по степени термоустойчивости. Наиболее термолабильной .оказалась цитохром с-редуктаза, которая инактивировалась на 70% при 40°С и на 100% при 45°С; в связи с этим было высказано предположение, что данный фермент играет важную роль в обеспечении максимальной температуры роста (около 35°С) этого микроорганизма.
Психрофильные грибы также содержат термолабильные ферменты, от которых может зависеть верхняя граница роста этих организмов. Скорость эндогенного метаболизма снежной плесени Typhula idahoensis снижается при 20°С — температуре, при которой подавляется рост (Dejardiri, Ward, 1971b). Активность (5-глюкозидазы психрофильного базидиомицета снижается на 44% за 20 мин при 45°С (Stevens, Strobel, 1968).
У некоторых психрофильных микроорганизмов общая активность и рост подавляются при сравнительно низких температурах из-за наличия только одного термолабильного фермента. Использование глюкозы интактными клетками и бесклеточными препаратами облигатного психрофила С. gelidci подавлялось соответственно на 80 и 100% при 35°С за 30 мин (Grant et al.,
1968). В отличие от десяти других ферментов, которые почти не претерпели изменений, пируватдекарбоксилаза оказалась весьма термолабильной — она' утрачивала около 75% активности за 30 мин при 35°С, в то время как активность этого же фермента из мезофильного вида С. utilus не снижалась (рис. 3.3). Активность разложения глюкозы бесклеточными препаратами психрофильного организма восстанавливалась в результате добавления очищенного препарата пируватдекарбоксилазы. Таким образом, создается впечатление, что термолабильность данного специфического фермента является по крайней мере одним из факторов, определяющих относительно низкую верхнюю границу роста. Психрофильный штамм Clostridium 69 также содержит, по-видимому, только один фермент, отличающийся значительной термо-лабильностыо. Из десяти исследованных ферментов гликолиза очень чувствительной к действию температуры оказалась только триозофосфатизомераза: она инактивировалась на 80% в результате инкубации бесклеточных препаратов при 32°С в течение
